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【论文故事】玩手机,改变大脑对触觉的感知

现在,功能繁多的触屏智能手机已经成了不少人的生活必需品,而这些手机在改变人们生活方式的同时,可能也对人脑产生了潜移默化的影响。12月23日发表在《当代生物学》(Current Biology)上的一项最新研究[1]发现,触屏手机可能在不知不觉中改变了大脑对触觉的感知,使得脑皮层对手指尖的触觉刺激产生更强烈的反应。为此,果壳网科学人对研究团队的领导者、来自苏黎世大学神经信息学研究所的阿尔科•高希(Arko Ghosh)博士进行了采访。

动动拇指,“激活”触觉

人脑卓越的可塑性已是科学界屡见不鲜的话题,但在过去,科学家们大多把注意力投向了一些领域内的“精英分子”,譬如乐器演奏家和优秀的运动员。而事实上,在专业的高强度训练以外,平日不经意的行为习惯也一样能对我们的大脑造成影响。高希博士告诉果壳网,目前关于对大脑可塑性在人们日常生活中作用的研究并不多,而他们的研究为这一领域提供了直接的数据支持。

该研究一共招募了37名右利手的被试,其实有26名为触屏手机用户,另外11位则是老式按键手机的用户。问卷调查表明,触屏手机用户具有一些有趣的共性:这些被试都倾向于用右手拇指来完成大部分操作;多数人最常用的手机功能是接发短信和电子邮件,而非被动地听音乐、看视频或是打电话;此外,还有关键的一点:触屏手机用户操作手机的时间明显要比老式手机用户更长。

接下来,研究者对被试右手拇指、食指和中指分别进行了轻微的机械刺激,同时利用事件相关电位(event-related potentials, ERPs)的方法记录下了这些触觉刺激引起的脑电活动。分析结果发现,三个手指上的刺激均能引起对侧(也就是左侧)初级感觉运动皮层的激活,而有趣的是,触屏手机用户的脑电活动幅度显著高于老式按键手机用户。研究者认为,产生这种差异的原因可能有二:一是触屏手机用户的拇指使用频率更高;二是触屏手机和传统按键手机的操作涉及不同的手指运动,后者多为按压,而前者涉及更多的点触和滑动,这可能带来了不同的触觉刺激模式。

手机玩得多,大脑跟着变

高希博士告诉果壳网,将手机使用作为研究对象具有一个天然的优势——手机系统具有内置的后台数据统计功能,用户们的使用行为会在手机上留下完整的“电子印记”,这为研究者们提供了极大的便利。通过这些记录,他们能够了解被试真实的日常行为,并将这些行为与实验室中记录到的神经活动联系起来,分析到底是哪些因素驱动了我们大脑的可塑性变化。

为了探究大脑触觉信号是否会随着触屏手机使用的强度而变化,本项研究也动用了“电子印记”大法:研究者调取了被试触屏手机中过去10天的电池使用记录,并据此统计出每名被试平均每小时的手机使用度。同时,研究者还计算了手机使用度峰值出现的时间与脑电记录时间之间的距离。

比对脑电结果发现,拇指触觉刺激引起的脑电激活强度与上述两个变量密切相关。过去10天中手机使用度越高,实验中测得的触觉脑电信号也越强。而且,相比较长的时间间隔,在频繁的触屏手机使用之后较短时间内测得的触觉信号幅度也会更大。也就是说,触屏手机用户大脑触觉信号的激活程度与短期内使用手机的经历密切相关。

之前的一项研究发现,与非专业人士相比,弦乐器演奏家的大脑皮层对左手小拇指的表征更强,且增强幅度与开始学习乐器的年龄相关[2]。受此启发,研究者们也请这次实验的被试报告了自己开始使用触屏手机的年龄,不过他们并没有发现“机龄”与脑电信号之间具有相关性。研究者认为,这可能是因为乐器演奏家在早年练习时接受了更加稳定的感觉刺激输入,而触屏手机用户的使用模式则要随性得多。此外,触屏手机用户接触手机时的年龄普遍较大(大约15岁),而乐器演奏家大多从幼年就开始练习,这也为二者之间的差异提供了解释。这一结果也提示我们,许多从专业演奏家、运动员或是经受严格训练的实验动物那里获得的结论或许并不适用于普通人的日常活动。

手机星人,何去何从?

触屏智能手机的使用造成的大脑电活动的变化,那么这会有什么后果呢?研究论文中提到了一个不大乐观的推想。过去已有研究表明,这样的皮层可塑性变化或许会导致一些疾病的发生,例如弦乐器演奏家的职业病——肌张力障碍。由此看来,过度的手机使用或许也可能导致运动功能障碍。不过,这并不代表智能机用户的前景一片灰暗。高希博士强调说:“要想确切地回答这个问题,目前这一个研究还远远不够。”

当谈及智能设备对人类大脑可能造成哪些影响时,高希表示:“目前有一个新的趋势,那就神经科学家们开始认真地研究我们的日常生活,而这种对普通人的关注会催生一系列研究成果——从基础神经科学领域到医药开发。我认为,人类的大脑会继续不断地适应变化,而时间会告诉我们,这最终会对我们造成什么样的影响。”

“估计有不少人会从手机上读到我们的研究,想象一下,这也会是一个相当有趣的场景。”高希博士这样说到。(编辑:窗敲雨)

参考资料:

  1. Gindrat et al., Use-Dependent Cortical Processing from Fingertips in Touchscreen Phone Users, Current Biology (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.11.026
  2. Elbert T, Pantev C, Wienbruch C, et al. Increased cortical representation of the fingers of the left hand in string players[J]. Science, 1995, 270(5234): 305-307.
The End

发布于2014-12-26, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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Alulull

神经科学博士生

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